CN201187693Y - Led灯管结构 - Google Patents

Abstract

一种LED灯管结构，兼容于现有日光灯具，包括一前盖，其上设有多个贯穿圆孔；多个光罩组，呈圆锥状组装于该前盖外侧，其锥部嵌入该圆孔中，锥底开设一小圆孔；至少一LED基板组，配设于该前盖的内侧，包含一LED基板、多个串接于该LED基板上的LED晶元组及一金属散热鳍片，该些LED晶元组恰可对应于光罩组的小圆孔，该金属散热鳍片组装于该LED基板的背面；及一交换式电源转换电路，配设于该前盖的内侧，电连接该些相互串接的LED晶元组，用以将日光灯具上的电力转换为稳定的直流电，以驱动该些LED晶元组发光。

Description

LED灯管结构

技术领域

本实用新型涉及一种LED灯管结构，特别涉及一种可直接安装于现有的日光灯具上的LED灯管，不需更改现有日光灯具的结构，达到节约能源的目的。

背景技术

传统的日光灯是利用交流闪烁的高压电驱动日光灯管中的氩气放电，氩气所放出的电子高速撞击汞蒸气中的水银原子发出短波光(紫外光)，再由管壁的荧光粉吸收短波光(紫外光)，放出长波光，发出尤如白昼般的日光效果，由于价格低廉，因此日光灯是目前最常用的照明灯具，然而日光灯管内含有汞及荧光粉，对人体的伤害及环境的污染相当严重，且日光灯所发出的光源为闪烁光，对人眼的伤害相当大，造成学子们的近视及闪光，因此先进国家已逐渐淘汰了的日光灯管的使用。

而目前的电子式省电灯泡虽然较日光灯管省电，但由于其发光原理相同，仍然有环保的问题，而根据调查全世界日光灯管的用量仍是电子式省电灯泡的5倍，而使用LED灯比传统日光灯省电100倍，其使用寿命更是传统日光灯的10倍，相当节省能源，又无环境污染的问题，因此利用更省电、更环保的LED灯完全取代日光灯管，将是未来的趋势。

然而目前的LED灯产品不论结构或是电路，都是重新设计出新款的LED灯具，并无法兼容于传统的灯具上，因此若要安装LED灯，则必需抛弃旧日光灯组，重新购置整组灯具，并搭配其电路才能使用，每家厂商所开发的LED灯具，不论其灯管、灯具或电路又都彼此不兼容，以目前用量最大的日光灯具来说，其实是造成更多的资源浪费。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种LED灯管结构，兼容于现有日光灯具，以安装在现有的日光灯具上，完全不需要更改现有日光灯具的结构，以达到节能、省电、环保，以及使用旧灯具的资源再利用的目的。

为达到上述目的，本实用新型的主要技术特征在于提供一种LED灯管结构，包括一前盖，其上设有多个贯穿圆孔；多个光罩组，呈圆锥状组装于该前盖外侧，其锥部嵌入该圆孔中，锥底开设一小圆孔；至少一LED基板组，配设于该前盖的内侧，包含一LED基板、多个串接于该LED基板上的LED晶元组及一金属散热鳍片，该些LED晶元组恰可对应于光罩组的小圆孔，该金属散热鳍片组装于该LED基板的背面；及一交换式电源转换电路，配设于该前盖的内侧，电连接该些相互串接的LED晶元组，用以将日光灯具上的电力转换为稳定的直流电，以驱动该些LED晶元组发光。

为达到上述目的，本实用新型的次一技术特征在于提供一种LED灯管结构，其中该光罩组还包括：一圆锥壳体，锥底开设一小圆孔；一光学件，呈圆锥状嵌装于该圆锥壳体的内部，其内缘面为一反光镜面，该光学件的底部设有一凹透镜；及一透镜盖，组装于该圆锥壳体的开口部，可将该光学件锁固于圆锥壳体内，该透镜盖上设有一凸透镜。

为达到上述目的，本实用新型的另一技术特征在于提供一种驱动LED灯管的交换式电源转换电路，包括一交流电输入单元，电连接日光灯具的电力，用以将该交流闪烁的高电压整流成直流电压；一降压变压器，设有一次侧输入端、二次侧输出端及一次侧耦合输出端，该一次侧输入端电连接该交流电输入单元，以接取其直流电压；一PWM振荡控制单元，电连接该降压变压器一次侧的耦合输出端，主要由一PWM振荡器及一场效晶体管所组成，该场效晶体管串接于该降压变压器的一次侧输入端，以控制该降压变压器的二次侧输出端输出高频振荡方波；及一直流电输出单元，电连接该降压变压器的二次侧输出端，用以将该降压变压器输出的高频振荡方波整流成一低压直流电输出，驱动LED晶元组发光。

本实用新型的功效在于，本实用新型提供的LED灯管结构，兼容于现有日光灯具，以安装在现有的日光灯具上，完全不需要更改现有日光灯具的结构，以达到节能、省电、环保，以及使用旧灯具的资源再利用的目的。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为本实用新型LED灯管结构的实施例外观示意图；

图2为图1的立体分解图；

图3为本实用新型光罩组的立体分解图；及

图4为本实用新型交换式电源转换电路的实施例电路示意图。

其中，附图标记

10前盖

11圆孔

20后盖

30光罩组

31圆锥壳体

32小圆孔

33光学件

34透镜盖

35反光镜面

36凹透镜

37凸透镜

40LED基板组

41LED基板

42LED晶元组

43金属散热鳍片

50交换式电源转换电路

51交流电输入单元

52直流电输出单元

53PWM振荡控制单元

54反馈及过载保护单元

55高压保护电路

60侧盖

61电接脚

具体实施方式

本实用新型为一种可安装于现有日光灯具上的LED灯管，因此本实用新型LED灯管的形状及尺寸必需要符合现有多种长度尺寸的日光灯管，虽然日光灯管的形状有分长条管状及环管状，但长条管状的使用量较多，因此本实用新型以长管状为实施例加以说明，请参阅图1及图2所示，为本实用新型LED灯管结构的实施例外观示意图及图1的立体分解图。

本实用新型的LED灯管结构由一前盖10、一后盖20、多个光罩组30、至少一LED基板组40、一交换式电源转换电路50及组装于前盖10左右两侧的二侧盖60所组成，其中该前盖10与后盖20可相互组合后形成有一内部空间，该LED基板组30及交换式电源转换电路40配设于该前盖10的内侧，容置于该内部空间中，本实用新型LED灯管的每一组件都可让使用者轻易组装及拆卸，以方便使用者更换组件或维修。

其中该前盖10上设有多个贯穿前盖10的圆孔11，而该些光罩组30呈圆锥状，组装固定于该前盖10外侧，且其锥部可嵌入该圆孔11中，如图3所示为该光罩组30的立体分解图，该光罩组30设有一圆锥壳体31，锥底开设一小圆孔32，一光学件33亦呈圆锥状，嵌装于该圆锥壳体31的内部，一透镜盖34组装于该圆锥壳体31的开口部，可将该光学件33锁固于圆锥壳体31内，该光学件33的内缘面为一反光镜面35，底部设有一凹透镜36，该透镜盖34上设有一凸透镜37，该光罩组30先利用该凹透镜36将LED光源聚光后，由该反光镜面35反射出去，再利用该凸透镜37该反光镜面34所反射的光线再均匀的分散出去，如此由聚光、反射、再散光后，可将LED光源照射的更远，有效加强LED光源的光辉度。

请再参阅图2，其中该LED基板组40包含一LED基板41、多个串接于该LED基板41上的LED晶元组42及一金属散热鳍片43，该些LED晶元组42恰可对应于该些光罩组30的小圆孔32，该金属散热鳍片43组装于该LED基板41的背面上，用以吸收该些LED晶元组42所产生热能，再传导至鳍片上散热。

该些相互串接的LED晶元组42又电连接至该交换式电源转换电路50，该左右两侧盖60上各配设有二电接脚61贯穿侧盖60本体，以电线电连接至该交换式电源转换电路50，以接取日光灯具(图中未示)上的电力，该交换式电源转换电路50可将日光灯具上的电力转换为稳定的直流电，以驱动该些LED晶元组42发光。

请参阅图4所示，为本实用新型交换式电源转换电路50的实施例电路示意图，由于本实用新型LED灯管需要兼容于现有的日光灯具，而现有日光灯具的电力是交流闪烁400伏以上的高电压，因此需要使用将交流高电压转换为稳定的直流低电压以驱动LED灯发光，若直接使用变压器降压，则需要很大体积的变压器，如此即无法装设于LED灯管内，故本实用新型使用交换式电源(Switching Power Supply)的电路架构，不但能缩小变压器的体积，更能提高电源的转换效率。

本实用新型的交换式电源转换电路50主要包括一交流电输入单元51、一直流电输出单元52、一PWM振荡控制单元53及一反馈及过载保护单元54，其中该交流电输入单元51电连接至该日光灯具的电力，主要由桥式整流器(D1～D4)、滤波器LF1、电容器C1及降压变压器T1所组成，用以将该交流闪烁的高电压整流成直流电压输出至该降压变压器T1的一次侧输入端，该降压变压器T1一次侧的另一耦合输出端电连接至该PWM振荡控制单元53，用以供应该PWM振荡控制单元53所需的工作电压。

其中该变压器T1的二次侧输出端受该PWM振荡控制单元53的控制，输出一高频振荡方波，该直流电输出单元52的输入端电连接该变压器T1二次侧输出端，主要由一低压整流器D7、一电感器L1及电容器C8～C9所组成，用以将该降压变压器T1输出的高频振荡方波整流成一低压直流电输出，以提供驱动LED晶元组发光所需的电源，较佳地本实用新型实施例的低压直流电可为27伏或24伏。

其中该PWM振荡控制单元53主要由一PWM振荡器IC1、一场效晶体管Q1及一光耦合器的接收端PC1A所组成，该场效晶体管Q1串接于该降压变压器T1的一次侧输入端，该PWM振荡器IC1接受光耦合器的接收端PC1A的接收信号控制输出一振荡信号至该场效晶体管Q1，用以驱动变压器T1的二次侧输出端输出高频振荡方波。

其中该反馈及过载保护单元54，主要由二组运算放大器IC3、二组SCR稽纳二极管IC2、IC4及光耦合器的发送端PC1B所组成，该二组运算放大器IC3及二组SCR稽纳二极管IC2、IC4组成一电压比较电路，并电连接至直流输出单元52，该二组SCR稽纳二极管IC2、IC4形成一高、低范围内的额定电压，用以比较直流输出单元51的输出端是否过载(低于额定电压)或发生高压输出(超出额定电压)，以保护后端的LED晶元组，当有过载发生时，该比较电路会侦测输出电压低于额定电压，则通过光耦合器的发送端PC1B反馈至光耦合器的接收端PC1A，控制该PWM振荡控制单元53停止振荡，直到输出电压回到额定电压时，继续振荡输出稳定的直流电压。

本实用新型的直流电输出单元52其输出端还设有一高压保护电路55，主要由一稽纳二极管ZD1、电感器L2及电阻器R15所组成，当直流电输出单元52的输出端输出高电压时，会被稽纳二极管ZD1箝至在饱和电压，其余电压则降在电阻器R15上，而该反馈及过载保护单元54中的电压比较电路会侦测到超过额定电压，而通过光耦合器的发送端PC1B反馈至光耦合器的接收端PC1A，控制该PWM振荡控制单元53停止振荡，直到输出电压回到额定电压时，继续振荡输出稳定的直流电压。

在本实用新型实施例电路中，还通过该反馈及过载保护单元54作为LED灯管的启动开关，主要在该电压比较电路的一输入端A1连接一电阻器R24及二极管D9作为启动输入端A2，当该启动输入端A2接地时，该电压比较电路正常运作，控制该PWM振荡控制单元53振荡，该直流电输出单元52即输出稳定的直流电压，当该启动输入端A2未接地时，该比电压比较电路停止运作，通过光耦合器的发送端PC1B反馈至光耦合器的接收端PC1A，控制该PWM振荡控制单元53停止振荡，而使该直流电输出单元52无电压输出，即无法驱动LED灯管发光。

因此，本实用新型确能以上述所揭露的技术，提供一种迥然不同于现有的设计，堪能提高整体的使用价值。

当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种LED灯管结构，兼容于现有日光灯具的LED灯管，其特征在于，包括：

一前盖，其上设有多个贯穿的圆孔；

多个光罩组，呈圆锥状，组装于该前盖外侧，且其锥部嵌入该圆孔中，锥底开设一小圆孔；

至少一LED基板组，配设于该前盖的内侧，包含一LED基板、多个串接于该LED基板上的LED晶元组及一金属散热鳍片，该些LED晶元组对应于该些光罩组的小圆孔，该金属散热鳍片组装于该LED基板的背面；及

一交换式电源转换电路，配设于该前盖的内侧，电连接该些相互串接的LED晶元组，并将日光灯具上的电力转换为稳定的直流电，驱动该些LED晶元组发光。

2.根据权利要求1所述的LED灯管结构，其特征在于，该LED灯管的形状为长条管状或环管状。

3.根据权利要求1所述的LED灯管结构，其特征在于，还包括一后盖，与该前盖相互组合后形成一内部空间，该LED基板组及该交换式电源转换电路容置于该内部空间中。

4.根据权利要求1所述的LED灯管结构，其特征在于，还包括二侧盖，组装于前盖左右两侧，其上各配设有二电接脚贯穿侧盖本体，通过电线电连接至该交换式电源转换电路，接取日光灯具上的电力。

5.根据权利要求1所述的LED灯管结构，其特征在于，该光罩组还包括：

一圆锥壳体，锥底开设一小圆孔；

一光学件，呈圆锥状，嵌装于该圆锥壳体的内部，其内缘面为一反光镜面；及

一透镜盖，组装于该圆锥壳体的开口部，将该光学件锁固于圆锥壳体内。

6.根据权利要求5所述的LED灯管结构，其特征在于，该光学件的底部设有一凹透镜。

7.根据权利要求5所述的LED灯管结构，其特征在于，该透镜盖上设有一凸透镜。

8.根据权利要求1所述的LED灯管结构，其特征在于，该交换式电源转换电路，连接并转换日光灯具的电力为直流电驱动LED灯管中的LED晶元组发光，该电路包括：

一交流电输入单元，电连接日光灯具的电力，并将该交流闪烁的高电压整流成直流电压；

一降压变压器，设有一次侧输入端、二次侧输出端及一次侧耦合输出端，该一次侧输入端电连接该交流电输入单元，接取其直流电压；

一PWM振荡控制单元，电连接该降压变压器一次侧的耦合输出端，主要由一PWM振荡器及一场效晶体管所组成，该场效晶体管串接于该降压变压器的一次侧输入端，并控制该降压变压器的二次侧输出端输出高频振荡方波；及

一直流电输出单元，电连接该降压变压器的二次侧输出端，并将该降压变压器输出的高频振荡方波整流成一低压直流电输出，驱动LED晶元组发光。

9.根据权利要求1所述的LED灯管结构，其特征在于，该交换式电源转换电路，还包括：

一反馈及过载保护单元，电连接至该直流输出单元，主要由二组运算放大器及二组SCR稽纳二极管所组成，该二组运算放大器及二组SCR稽纳二极管组成一电压比较电路，并比较直流输出单元的输出端电压是否在该二组SCR稽纳二极管所形成的高、低范围内的额定电压内；及

一光耦合器，包含一接收端及一发送端，接收端电连接至该PWM振荡控制单元，发送端电连接至该反馈至过载保护单元的电压比较电路，该接收端接收该电压比较电路的比较结果，由该发送端反馈至PWM振荡控制单元，控制该PWM振荡控制单元的振荡。

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